Premio Nobel de Física 2025 concedido por tunelamiento cuántico macroscópico
El Premio Nobel de Física 2025 ha sido otorgado a John Clarke, Michel H. Devoret y John M. Martinis por su descubrimiento del tunelamiento cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico. Su trabajo, realizado en la década de 1980 en la Universidad de California, Berkeley, demostró efectos cuánticos a escala macroscópica utilizando una unión Josephson. Los laureados compartirán 1,1 millones de dólares, con la ceremonia programada para el 10 de diciembre de 2025 en Estocolmo.
A principios del siglo XX, los físicos descubrieron la mecánica cuántica, donde las partículas subatómicas exhiben comportamientos como el tunelamiento a través de barreras de energía, desafiando la física clásica. Sobre esta base, Clarke, Devoret y Martinis extendieron estos efectos a escalas macroscópicas. Clarke, quien se unió a la facultad de UC Berkeley en 1969 después de su doctorado en la Universidad de Cambridge, colaboró con Devoret como postdoctorado y con Martinis como estudiante de posgrado a mediados de la década de 1980.
El equipo utilizó una unión Josephson, un dispositivo con dos semiconductores separados por un aislante, que permite el tunelamiento de electrones a bajas temperaturas para formar pares de Cooper superconductor. Construyeron un oscilador de microchip de un centímetro, similar a un péndulo cuántico, y redujeron el ruido para medir el tunelamiento. Al alimentar corriente en la unión y observar el voltaje, descubrieron que a temperaturas muy bajas, el sistema se volvía superconductor, con corriente independiente de la temperatura, una firma del tunelamiento cuántico macroscópico.
También confirmaron niveles de energía cuantizados en la unión, limitando la energía a valores discretos como en las partículas subatómicas. Esto creó un estado cuántico macroscópico descrito por una sola función de onda a través de miles de millones de pares de Cooper, funcionando como un átomo artificial y un qubit rudimentario.
«Para decirlo suavemente, fue la sorpresa de mi vida», dijo Clarke durante la conferencia de prensa del anuncio. «Nuestro descubrimiento en cierto modo es la base de la computación cuántica».
El comité Nobel destacó oportunidades para la criptografía cuántica, computadoras y sensores. Irfan Siddiqi, presidente del departamento de física de UC Berkeley, lo llamó «el abuelo de los qubits», habilitando qubits superconductor modernos como el transmon de 2007.
Martinis se unió a los esfuerzos cuánticos de Google en 2014, contribuyendo a la afirmación de supremacía cuántica de 2019, antes de cofundar Qolab en 2022. Devoret dirige la división cuántica de Google y enseña en UC Santa Bárbara, mientras que Clarke es profesor emérito en UC Berkeley.
«Estos sistemas cierran la brecha entre el comportamiento cuántico microscópico y los dispositivos macroscópicos», dijo Gregory Quiroz de Johns Hopkins. Jonathan Bagger de la Sociedad Americana de Física señaló que el premio muestra el valor de las inversiones en investigación fundamental.